有助于运动训练和理疗的智能织物

美国达特茅斯学院（Dartmouth college）计算机科学研究小组开发出一种智能面料，可帮助运动员和理疗患者纠正手臂角度，从而优化性能、减少伤害并加速康复。文中提及的织物传感系统是一种柔性的、运动数据收集型织物，用于监测关节旋转状态下的肌肉组织运动状态。可穿戴设备的轻量级、低成本且可洗涤并感觉舒适特点，成为各种运动的参与者或病人疗伤的理想选择。相关的研究发表在关于ACM互动、移动、可穿戴等方面的技术论文集上。

人们穿着的衣服可成为测试相关连续感知的媒介，能提供完美的数据，这就是今天的科学。研究表明，可穿戴设备通过基本的现成面料就可获得高水平的数据采集性能和精度。在训练指导和理疗方面，人在运动中的关节准确监测至关重要；对运动员来说，手臂弯曲的角度都很重要，从棒球投手到网球运动员，长期的监控感知可帮助教练分析动作并提供指导意见；对受伤的运动员或其他理疗患者，这种监测可帮助医生评估医疗和理疗的疗效。

为了能对广大穿戴者有效，这类可穿戴设备的传感器需要便携、舒适，且能够感知细微的运动，以达到高水平的精度。换句话说，没有智能传感器，长期监测训练或治疗就行不通。

虽然人体关节监测技术早已存在，但它可能需要对环境或刚性传感器进行严格的检测。其他电子纺织显示器需要嵌入式电子设备，且只能达到低分辨率效果。该研究小组专注于提高传感能力和可靠性，同时使用低成本、现成的织物，无需额外的电子传感器。极简的方法使其仅需要价格50美元左右的面料，这就为低成本创造了条件。

只要比一些运动衫便宜，医生和教练就可以使用智能织物传感系统，帮助他们的训练对象或患者提高运动绩效或生活质量。为设计出可穿戴显示器，研究小组使用了尼龙、弹性纤维和镀银纱织物作为导电材料。原型被裁剪成两种尺寸，并装有微控制器，可很容易分离，以接收织物电阻数据。这类微控制器在未来可进一步小型化，以便装入小型按钮。

该系统依靠可拉伸织物来感知皮肤变形，而压力织物则在关节运动时感知其程度。基于此信息，它通过阻力的变化来确定关节旋转角度。导电织物通过包裹关节感觉关节的运动。

在一项10名参与者的测试中，模型在重建肘关节角度时实现了极低中位误差，仅为9.69°。这种精度水平对限制患者关节活动范围的康复应用非常有用。这类织物为获得测试者在舒适性、灵活性、运动和使用方便上创造了高分值。

试验还表明，这种织物完全可洗，因穿戴带来的负面影响甚小。测试人员甚至预见这种方法可用于大运动范围的活动，如瑜伽或体操。所有参与者都表示，他们愿意以相对便宜的价格购买这样一套系统。虽然这是只为肘关节量身定做的原型，但在膝关节、肩关节和其他重要关节的治疗上它也有成功的潜力。未来的模型也可切割，以更好地减少织物起皱，这可能会影响传感性能，但不会太大。该团队还将测量汗水对传感性能的影响。

(据美国《科学日报》https://www.sciencedaily.com/releases/2019/04/190408124154.htm近期资料）